Принцип действия ячейки теплопроводности сводится к сравнению сопротивлений двух платиновых чувствительных элементов, один из которых омывается чистым газом-носителем, а второй — газом-носителем, содержащим компоненты анализируемой газовой смеси (см. рисунок). Сравнение производится с помощью обычной измерительной мостовой схемы с усилителем.
Основное условие успешного использования ячеек теплопроводности заключается в том, чтобы регистируемые газы имели теплопроводность, отличную от теплопроводности чистого газа-носителя. Ячейки, основанные на измерении теплопроводности, широко используются в хроматографах благодаря простоте конструкции.